化学气相沉积法制备石墨烯及其结构、性能调变

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1、单位代码：10293密级：硕士学位论文论文题目：化学气相沉积法制备石墨烯及其结构、性能调变学号Y007091833姓名赵进导师马延文副教授学科专业信息材料研究方向纳米生物与信息传感申请学位类别工学硕士论文提交日期二〇一二年五月南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

2、表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。研究生签名：____________导师签名：____________日期

3、：_____________南京邮电大学硕士学位论文摘要学科、专业：工学信息材料研究方向：纳米生物与信息传感作者：赵进（学号：Y007091833）导师：马延文副教授题目：化学气相沉积法制备石墨烯及其结构、性能调变英文题目：PreperationofGraphenebyChemicalVaporDepositionandItsStructureandPropertyModulation主题词：CVD，铜，石墨烯，氧化镁，非晶石墨烯，氮掺杂Keywords:CVD,Cu,graphene,MgO,amorphousgraphene,nitrogendopi

4、ng南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要石墨烯是由碳原子以六元环结构周期性排列而构成的二维单层结构。石墨烯具有独特的电子和能带结构，表现出了一系列新颖独特的性质，如量子霍尔效应、可调节的带宽、极高的电子迁移率、相当高的杨氏模量和比表面积，这使得石墨烯在传感器、透明触摸屏、光板、太阳能电池等众多领域具有潜在的应用价值，甚至可能成为制造卫星、飞机、汽车的高性能复合材料的组成部分。但是要实现墨烯的实际应用，需要实现它的大规模、大面积和可控制备。在众多制备方法当中，化学气相沉积法(CVD)是最有可能实现这一目标的方法。在CVD方法中，影响石墨烯生长的因素包括衬

5、底的类型、生长温度、压力、碳源以及生长时间等因素。通过改变这些因素，有望对石墨烯的生长过程进行调控，从而制备出不同层数、类型和质量的石墨烯。这对石墨烯的电子结构调变，探索新性能，并最终促进石墨烯的应用具有重要意义。本论文在石墨烯的化学气相沉积法制备及其结构性能的调控等方面取得了一定的进展，归纳如下：1.我们采用CVD法，在低压高温条件下以甲烷和氢气为前驱物在铜基底上制备出了高质量大面积的石墨烯薄膜，并且通过拉曼光谱、透射电子显微镜等仪器对石墨烯进行了全面的表征，掌握了石墨烯的表征技术。此外，我们实现了将石墨烯转移到二氧化硅、PET等多种衬底上，掌握了石墨

6、烯的转移技术，为后续涉及石墨烯的课题研究提供了材料来源和技术保证。2.大面积非晶石墨烯的制备依然处于其理论和初始阶段。我们采用CVD法，在常压下于650-800℃范围内以，分别以苯为碳源，在单晶氧化镁基片上成功制备了出非晶石墨烯，并用透射电子显微镜、选区电子衍射、拉曼光谱等表征技术研究了生长温度对非晶石墨烯薄膜的层数和结晶度的影响，实现了通过改变生长温度来调节薄膜层数。制备的2-5层的非晶-3石墨烯薄膜透光率大于85%，电导率小于1×10S/cm。3.在掌握非晶石墨烯的基础上，我们通过将前驱体苯改为吡啶制备出了非晶氮掺杂石墨烯，实现了通过改变生长温度对氮

7、掺杂非晶石墨烯薄膜的层数调控。制备的氮掺杂非晶石墨烯中氮碳原子比（N:C）在0.085-0.096之间。制备的氮掺杂非晶石墨烯薄膜在波长550nm下的透光率可高达91.7%。材料电性能研究表明，氮原子的引入提高了非晶石墨烯的电导率。关键词：CVD，铜，石墨烯，氧化镁，非晶石墨烯，氮掺杂I南京邮电大学硕士研究生学位论文ABSTRACTABSTRACT2Graphene,amonolayerofsp-bondedcarbonatoms,isaquasi-2-dimensional(2D)material.Theuniquelelectronstructure

8、ofgraphenemakeitselfownaseriesofuniquean